JP5427948B2 - ベリリウムを含まない高強度銅合金 - Google Patents
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Description
本発明の対象の開発に関連する活動は、米国海軍航空戦センター契約番号第N68335−07−C−0108号によって合衆国政府によって少なくとも部分的に援助されたため、合衆国においてライセンス権利及び他の権利の対象となり得る。
合金Aの真空誘導融解物を、真空鋳塊冶金によって試作した。合金を、700℃で8時間の第1段階、750℃で16時間の第2段階、及び825℃で16時間の第3段階、続く水焼き入れ処理の、多段階均質化処理に供した。合金はその後、825℃でパンケーキ型に鍛造され、高さが〜60%まで減少した。合金を、その後825℃で2時間の固溶化熱処理、水焼き入れ処理に供し、その後700℃で30分の第1段階の時効処理及びそれに続く水焼き入れ処理、及び500℃で8時間第2段階の時効処理及びそれに続く水焼き入れ処理の、サブソルバス2段階時効処理に供した。この状態での合金Aの引張降伏強度は約910〜930MPa(132〜134ksi)であった。これは銅−ベリリウム合金に匹敵する。さらに、この状態での合金Aは、伸び率が3〜8%であり、同様の強度レベルでわずか1%の伸び率を示す鋳放しCu−Be合金よりも優れている。
30ポンド(lb)の合金Bの真空誘導融解物を、真空鋳塊冶金によって試作した。合金を融解及び均質化後、熱間圧延した。続いて合金を、サブソルバス2段階時効熱処理に供した。以下の表3に示すように、ビッカース硬度数を様々な時効処理条件について測定した。代表的な結果を表1にも示す。
30ポンドの合金Cの真空誘導融解物を、真空鋳塊冶金によって試作した。合金を融解及び均質化後、熱間圧延した。合金を、900℃で1時間の固溶化熱処理に供し、水焼き入れ処理し、その後サブソルバス2段階時効処理に供し、及び水焼き入れ処理した。表4に示すように、様々な時効処理条件についてビッカース硬度数を測定した。代表的な結果を表1にも示す。
合金Dを、真空融解することなく遠心鋳造した。鋳造物は、重さが約140ポンド、並びに高さが5インチ、外径が15.25インチ、及び内径が11.25インチであった。合金を、825℃で8時間の第1段階及びそれに続く900℃で16時間の第2段階からなる、多段階均質化処理に供した。合金を、その後サブソルバス2段階時効熱処理に供した。以下の表5に示すように、ビッカース硬度数を様々な時効処理条件について測定した。代表的な結果を表1にも示す。
合金Eを、真空融解することなく遠心鋳造した。鋳造物は、重さが約140ポンド、並びに高さが5インチ、外径が15.25インチ、及び内径が11.25インチであった。合金Eにおけるバナジウムの添加は、Ni−V粒子の形成を促進し、これはfcc粒子を接種し、そして成功裡に粒度を高め、結果として約60〜100μmの粒径をもたらした。合金を、900℃で8時間の第1段階及びそれに続く950℃で16時間の第2段階からなる、多段階均質化処理に供した。合金を、その後サブソルバス2段階時効熱処理に供した。表6に示すように、ビッカース硬度数を様々な時効処理条件について測定した。代表的な結果を表1にも示す。
合金Fを、真空融解することなく遠心鋳造した。鋳造物は、重さが約162ポンド、並びに高さが10.5インチ、外径が13インチ、及び内径が9インチであった。合金を、900℃で8時間の第1段階及びそれに続く950℃で16時間の第2段階の、多段階均質化処理に供した。合金を、その後サブソルバス2段階時効熱処理に供した。表7に示すように、様々な時効処理条件についてビッカース硬度数を測定した。代表的な結果を表1にも示す。
合金Gを、真空融解することなく遠心溶融した。鋳造物は、重さが約162ポンド、並びに高さが10.5インチ、外径が13インチ、及び内径が9インチであった。合金を、900℃で8時間の第1段階及びそれに続く950℃で16時間の第2段階の、多段階均質化処理に供した。合金を、その後サブソルバス2段階処理に供して、粒界付近のセル状不連続析出を阻害した。以下の表8に示すように、ビッカース硬度数を様々な時効処理条件について測定した。代表的な結果は表1にも示してある。
Claims (21)
- 銅を含むマトリックス中に、多成分金属間L12−(Ni,Cu)3(Al,Sn)相を含む銅合金であって、前記銅合金は1.2〜2.0重量%のAlを含み、そしてベリリウムを含むとしても0.06重量%以下である、銅合金。
- 少なくとも10重量%のNiを含む、請求項1に記載の銅合金。
- 19〜24重量%のNi、3.0〜6.5重量%のSn、最大0.05重量%のB、及び残部Cuを含む、請求項1又は2に記載の銅合金。
- Co、Ag、Cr、Mn、Nb、Ti、及びVからなる群より選択される少なくとも1つの成分をさらに含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の銅合金。
- Co、Ag、Cr、Mn、Nb、Ti、及びVからなる群より選択される少なくとも1つの成分を最大1.0重量%で含む、請求項4に記載の銅合金。
- 金属間Ni−V相をさらに含み、鋳放し合金の粒径が100μm未満である、請求項4又は5に記載の銅合金。
- 前記合金は、24重量%のNi、4重量%のSn、1.2重量%のAl、0.8重量%のV、0.005重量%のB、及び残部Cuを含む、請求項4〜6のいずれか1項に記載の銅合金。
- 前記合金は、19重量%のNi、6.5重量%のSn、1.5重量%のAl、1.0重量%のAg、及び残部Cuを含む、請求項4又は5に記載の銅合金。
- 前記合金は、20重量%のNi、5.0重量%のSn、2.0重量%のAl、0.1%のTi、及び残部Cuを含む、請求項4又は5に記載の銅合金。
- 前記合金は、19重量%のNi、6.5重量%のSn、1.5重量%のAl、0.5重量%のCr、0.2重量%のNb、及び残部Cuを含む、請求項4又は5に記載の銅合金。
- 前記合金は、24重量%のNi、4.5重量%のSn、1.2重量%のAl、0.8%のV、及び残部Cuを含む、請求項4〜6のいずれか1項に記載の銅合金。
- 前記合金は、24重量%のNi、4.5重量%のSn、1.9重量%のAl、1.0%のCo、0.5重量%のNb、及び残部Cuを含む、請求項4又は5に記載の銅合金。
- 前記合金は、24重量%のNi、3.0重量%のSn、1.9重量%のAl、1.0重量%のCo、0.5重量%のNb、及び残部Cuを含む、請求項4又は5に記載の銅合金。
- 多成分金属間L12−(Ni,Cu)3(Al,Sn)相を10〜30体積%で含む、請求項1〜13のいずれか1項に記載の銅合金。
- 粒界周辺のセル状不連続析出物が排除されており、それにより延性が増大されている、請求項1〜14のいずれか1項に記載の銅合金。
- 10〜30体積%の多成分金属間L12−(Ni,Cu)3(Al,Sn)相を含み、ベリリウムを含むとしても0.06重量%以下である、銅に基づく合金を提供すること、及び
該合金を、少なくとも第1段階及び第2段階を含む時効熱処理によって熱処理すること、ここで前記第1段階は前記合金を600℃とL12相のソルバス温度との間の温度で加熱することを含み、そして第2段階は前記合金を450〜550℃の間で加熱することを含む、
を含む、方法。 - 合金は、1.2〜1.9重量%のAl、最大0.05重量%のB、及び残部Cuを含み、合金は時効熱処理後に多成分金属間L12−(Ni,Co,Cu)3(Al,Sn)相を含む、請求項16に記載の方法。
- Ag、Cr、Mn、Nb、Ti、及びVからなる群より選択される少なくとも1つの成分をさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 合金は、最大0.5重量%のCr、最大0.5重量%のNb、最大0.8重量%のV、及び最大1.0重量%のCoをさらに含み、そして合金は時効熱処理後に多成分金属間L12−(Ni,Co,Cu)3(Al,Sn,V)相を含む、請求項16に記載の方法。
- 合金は19〜24重量%のNi、3.0〜6.5重量%のSn、1.2〜2.0重量%のAl、最大0.05重量%のB、及び残部Cuを含む、請求項16に記載の方法。
- Ag、Cr、Mn、Nb、Ti、及びVからなる群より選択される少なくとも1つの成分をさらに含む、請求項20に記載の合金。
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